MCC馬達(dá)控制中心

?在國民經(jīng)濟(jì)的各領(lǐng)域中，如電力、石油、化工、冶金、礦山、造紙、輕工、汽車、船舶工業(yè)、交通運輸、市政建設(shè)、食品飲料、水處理、垃圾處理、制藥等，電動機(jī)得到越來越廣泛的應(yīng)用。為了使電動機(jī)正常運行和可靠工作，需要對單臺電動機(jī)和一條生產(chǎn)線的電動機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一的控制和保護(hù)。

因此，電動機(jī)控制中心MCC(Motor Control Center)的水平也得到迅速發(fā)展。MCC指將接于交流低壓回路的電動機(jī)全套控制和保護(hù)設(shè)備，按一定規(guī)格系統(tǒng)裝配成標(biāo)準(zhǔn)化的單元組件。每臺組件控制相應(yīng)規(guī)格的一臺電動機(jī)，將此標(biāo)準(zhǔn)的單元組件裝成柜體實現(xiàn)多臺電動機(jī)的集中控制。

智能MCC系統(tǒng)以通信的方式提供全面的管理診斷信息，使系統(tǒng)的電氣設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)透明化，實現(xiàn)自動采集和分析，并提供各類報表;可對能源消耗情況進(jìn)行測量、統(tǒng)計、分析，為電能消耗和成本結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供依據(jù);可為電氣人員提供詳細(xì)、明確的電氣設(shè)備運行狀況，使電氣管理維護(hù)人員通過設(shè)備運行的數(shù)據(jù)進(jìn)行有計劃的設(shè)備維護(hù)和檢修工作，大大地提高設(shè)備的有效運行率，提高維護(hù)人員的工作效率，節(jié)約備品備件及保養(yǎng)維護(hù)費用，降低備件庫存及資金占用。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步 , 工業(yè)領(lǐng)域?qū)ψ詣踊刂扑降囊蟛粩嗵岣?,由智能MCC構(gòu)成的控制系統(tǒng)因其網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)化、開放式的特點，及網(wǎng)絡(luò)結(jié)簡單、可靠等特性，具有廣泛的應(yīng)用前景。

智能 MCC是智能電動機(jī)控制中心的簡稱 ,是一種將設(shè)備網(wǎng) (即 DeviceNet網(wǎng)) 技術(shù)、通訊技術(shù)、控制網(wǎng)技術(shù)溶入到傳統(tǒng)的電動機(jī)控制中心 ,將 MCC中各回路單元通過網(wǎng)絡(luò)與控制單元進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊 , 從而將傳統(tǒng)的 MCC升級為智能 MCC,使之成為一個設(shè)備網(wǎng)層面的自動控制系統(tǒng)。這種基于設(shè)備網(wǎng)層面的控制系統(tǒng)具有傳統(tǒng)電動機(jī)控制系統(tǒng)不可比擬的優(yōu)越性。

智能 MCC自動化控制系統(tǒng)中溶入的設(shè)備網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)具有網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)化、可擴(kuò)展、開放式的特點 ,是一種簡單的網(wǎng)絡(luò)解決方案。智能電動機(jī)保護(hù)器、智能電動機(jī)控制器、拖動裝置、PLC可編程序控制器、FLEXI/ O EMBED Equation. 3 (柔性 I/ O) 及許多不同公司的產(chǎn)品均可接駁在設(shè)備網(wǎng)上進(jìn)入系統(tǒng)。在提供多供貨商同類部件間的可互換性的同時 , 允許用戶通過單根電纜連接和控制 100個以上產(chǎn)品 , 可節(jié)省大量的控制電纜 , 減少了配線和安裝工業(yè)自動化設(shè)備的成本和時間。設(shè)備網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的直接互連性不僅改善了設(shè)備間的通信 , 而且同時提供了相當(dāng)重要的設(shè)備級診斷功能。它具有"看到內(nèi)部"和監(jiān)控每臺電動機(jī)的能力 , 如果電動機(jī)脫扣 , 則智能 MCC指示脫扣的原因:缺相、失速、過載或接地故障 ,并且能夠很方便的與控制層或管理層網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)連接。此外 , 智能MCC柜體結(jié)構(gòu)合理 , 體積小 , 占地面積小于一般開關(guān)柜。柜體采用正面安裝 ,可靠墻安裝 ,也可背靠背雙面安裝 ,操作維護(hù)方便。

智能MCC配電系統(tǒng)的主回路配置和傳統(tǒng)MCC配置方式基本一致。智能MCC一次回路由斷路器+接觸器+馬達(dá)保護(hù)器組成。馬達(dá)保護(hù)器如M102或3UF7等。智能MCC的核心元件就是馬達(dá)保護(hù)器模件，主要用于對電機(jī)運行的控制，模件常用于對接觸器合分閘的控制。另外，智能MCC中的馬達(dá)保護(hù)器取代傳統(tǒng)的熱保護(hù)元器件，簡化控制回路，對于電機(jī)的保護(hù)有著更大的優(yōu)勢:能夠?qū)⒔拥毓收?、過流、過載、欠壓、自動重啟動、堵轉(zhuǎn)、超溫等功能集中到設(shè)備上，通過DCS網(wǎng)絡(luò)對智能MCC進(jìn)行組態(tài)，采集MCC所有電動機(jī)運行參數(shù)，控制電機(jī)的啟停，從而可以遠(yuǎn)方(DCS控制室)能方便的操控現(xiàn)場電機(jī)及監(jiān)控運行狀態(tài)。

智能MCC馬達(dá)保護(hù)器參數(shù)設(shè)置有兩種形式:采用馬達(dá)保護(hù)器配置參數(shù)軟件或HMI，在進(jìn)行配置參數(shù)軟件的時候，需要通過專用數(shù)據(jù)線將電腦與保護(hù)器接口進(jìn)行端口和速率設(shè)置，對電機(jī)單元的功率、電壓、電流、網(wǎng)絡(luò)地址、通訊速率、I/O分配、啟動方式進(jìn)行一一設(shè)置，通訊速率和網(wǎng)絡(luò)地址設(shè)置決定MCC數(shù)據(jù)能否與上位及進(jìn)行交換。另外，對帶有顯示屏數(shù)字的操作界面，能夠獲得更多的設(shè)備和系統(tǒng)的信息。對于智能MCC的配置，需要嚴(yán)格按照國家的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行，不可隨意配置，否則會出現(xiàn)燒毀電機(jī)、無法保護(hù)、數(shù)據(jù)丟失等不良后果。對具有特殊的控制要求的電動機(jī)來說，應(yīng)遵循特殊的配置要求。

對于在現(xiàn)場智能MCC的連接方面的問題，網(wǎng)絡(luò)工程師在實際的組態(tài)中，需要根據(jù)車間設(shè)備的分布情況，再采取相應(yīng)的配置，如增加中繼器以減少信號衰減達(dá)到數(shù)據(jù)正常交換。在實際的配置中，需要將網(wǎng)絡(luò)電纜穿管敷設(shè)并與一次電纜分開，目的是為了減少網(wǎng)絡(luò)電纜的干擾，確保通訊數(shù)據(jù)不丟包。在工作站中，選用穩(wěn)定的PLC工控機(jī)，主要是為了考慮適應(yīng)工業(yè)惡劣環(huán)境及工藝穩(wěn)定運行的要求。另外，在對于顯示器選擇上，主要是看是否有強(qiáng)磁場的存在。對于配套軟件，包括馬達(dá)保護(hù)器及PLC編程組態(tài)軟件和監(jiān)控軟件等，必須是廠家提供的正版軟件。相關(guān)軟件能夠進(jìn)行MCC參數(shù)的設(shè)定，能夠進(jìn)行通訊狀態(tài)修改、能夠?qū)ο到y(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)的備份及故障自診。對于監(jiān)控軟件配置上的要求是能夠?qū)崟r監(jiān)控設(shè)備運行狀態(tài)，并且能夠顯示運行中設(shè)備各種參數(shù)，如電流、電壓、運行狀態(tài)、運行時間、電量報表、報警及故障原因等。上述配置步驟完成后，對智能MCC的配置就基本上完成了。下面就介紹一個智能MCC在工業(yè)中應(yīng)用的實例。

智能馬達(dá)MCC管理中心通過現(xiàn)場電動機(jī)控制及保護(hù)裝置對電動機(jī)運行進(jìn)行監(jiān)測、控制與保護(hù)，并通過裝置的通訊功能結(jié)合上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對電動機(jī)的智能化監(jiān)測，控制及保護(hù)。

完善的馬達(dá)保護(hù)

完善的馬達(dá)保護(hù)是對馬達(dá)運行過程中的各種運行狀況的詳細(xì)信息進(jìn)行采集跟蹤，通過對故障報警、保護(hù)動作(保護(hù)脫扣)、以及動作延時時間的設(shè)定來實現(xiàn)及時準(zhǔn)確的保護(hù)，保證生產(chǎn)的安全。同時經(jīng)通訊，可以對馬達(dá)運行狀況的詳細(xì)信息在上位機(jī)上進(jìn)行實時監(jiān)測，并經(jīng)計算機(jī)數(shù)據(jù)處理提供管理信息。在設(shè)備可能產(chǎn)生重大故障前，越限報警可及時提醒管理人員進(jìn)行處理，避免了不必要的停機(jī)而對正常生產(chǎn)造成影響，最大限度地保證設(shè)備運行的有效性。

當(dāng)馬達(dá)運行參數(shù)達(dá)到預(yù)置的報警值時，保護(hù)裝置僅進(jìn)行報警，不觸發(fā)脫扣;但當(dāng)越限值達(dá)到預(yù)置的脫扣值時，保護(hù)裝置進(jìn)入脫扣觸發(fā)延時。在預(yù)置脫扣延時時間內(nèi)若設(shè)備恢復(fù)正常運行，則取消脫扣執(zhí)行;而如果超過延時時限，則保護(hù)裝置發(fā)出脫扣信號，驅(qū)動執(zhí)行元件動作，停止電機(jī)運行。在馬達(dá)控制裝置實現(xiàn)各項保護(hù)功能的同時，各種保護(hù)信息也由裝置生成，并經(jīng)通信接口上送至計算機(jī)管理系統(tǒng)。

馬達(dá)保護(hù)的特點:

● 各種保護(hù)功能已內(nèi)置在裝置中，可根據(jù)實際需要進(jìn)行配置

● 通過設(shè)置軟件可輕松選擇所需的保護(hù)功能

● 可根據(jù)保護(hù)功能的特點設(shè)置為報警并延時脫扣， 只報警不脫扣或直接進(jìn)入延時脫扣保護(hù)

● 通過對保護(hù)脫扣復(fù)位模式的預(yù)先設(shè)定，用戶可選擇故障保護(hù)脫扣的復(fù)位方式，不同的保護(hù)功能具有的復(fù)位方式不一樣:

n自動復(fù)位

n遠(yuǎn)程復(fù)位

n本地復(fù)位

n本地及遠(yuǎn)程復(fù)位

熱過載保護(hù)(TOL)

熱過載保護(hù)是通過對電動機(jī)運行中熱容量的跟蹤計算來保護(hù)電動機(jī)免于因過熱而縮短壽命或損壞。同時，熱過載保護(hù)的熱記憶功能對需要頻繁啟動電機(jī)的場合具有重要的意義。熱過載保護(hù)具有熱記憶功能，可以有效地保護(hù)馬達(dá)過熱狀態(tài)下重復(fù)起動。電動機(jī)控制器裝置模擬了電機(jī)在各種運行狀態(tài)下的熱狀態(tài)，以便最大限度地使用電機(jī)，又能保證電機(jī)的安全。熱過載保護(hù)同時考慮了電機(jī)轉(zhuǎn)子和定子的溫升，并充分考慮了三相不平衡對電機(jī)發(fā)熱的影響。當(dāng)要重新起動馬達(dá)時，裝置會自動判斷馬達(dá)停止運行后的溫度是否已下降到可以重新起動的限值，是則允許重新起動馬達(dá)，否則閉鎖起動操作直至電機(jī)溫度下降到滿足重新起動的限定條件。

熱過載保護(hù)特性曲線如圖3示，通過修改電動機(jī)在冷態(tài)情況下6倍額定電流所允許的過載時間t6可調(diào)整保護(hù)動作特性。

過載保護(hù)(TOL): 保護(hù)動作特性曲線經(jīng)計算模擬存儲在裝置中。脫扣值、報警值和復(fù)位值均可通過參數(shù)設(shè)置或定值修改進(jìn)行調(diào)整

防爆電機(jī)EEx e熱過載保護(hù):EEx e保護(hù)考慮了電機(jī)堵轉(zhuǎn)電流與標(biāo)稱電流之比值及相應(yīng)環(huán)境等級允許的最高電機(jī)溫度。這些數(shù)據(jù)由電機(jī)制造商提供可直接在裝置上設(shè)置，不需要計算

斷相保護(hù)

根據(jù)最小線電流和最大線電流的比值判斷是否啟動斷相保護(hù)。斷相保護(hù)功能應(yīng)設(shè)定相關(guān)參數(shù)，如報警值、脫扣值、脫扣延時時間等。保護(hù)脫扣可為延時脫扣或瞬時脫扣。

三相不平衡保護(hù)

根據(jù)最小線電流和最大線電流的比值判斷是否啟動三相不平衡保護(hù)。該功能應(yīng)設(shè)定相關(guān)參數(shù)，如報警值、脫扣值、脫扣延時時間等。保護(hù)動作可為延時脫扣或只報警不脫扣。

堵轉(zhuǎn)保護(hù)

根據(jù)最大線電流測量值和電機(jī)額定電流的比值判斷是否啟動堵轉(zhuǎn)保護(hù)，該功能應(yīng)設(shè)定相關(guān)參數(shù)，如脫扣值和脫扣延時時間。保護(hù)動作為延時脫扣。

欠電壓保護(hù)

主電路電壓低于整定值時啟動低電壓保護(hù)，該功能應(yīng)設(shè)定其它參數(shù)，如報警值、脫扣值、脫扣延時時間等。保護(hù)動作為延時脫扣。

自動重起動 : 在電壓突降后，按電壓重新恢復(fù)時的不同情況，電動機(jī)控制器裝置可讓電機(jī)以不同的

方式重起動。自動重起動的情況可以分為以下三種 :

-電壓在自動重合閘時間(需預(yù)先設(shè)定)之前恢復(fù)，自動重起動將立即執(zhí)行;

-電壓恢復(fù)發(fā)生在自動重合閘時間(需預(yù)先設(shè)定)過后但仍在最長欠壓時間(需預(yù)先設(shè)定)之前，電動機(jī)控制器裝置按電機(jī)順序起動執(zhí)行。即電機(jī)自動重起動將在分組順序起動延時時間(可調(diào))過后開始。

-電壓恢復(fù)發(fā)生在最長欠壓時間(需預(yù)先設(shè)定)之后，電動機(jī)控制器裝置將不會執(zhí)行重新啟動。

電動機(jī)控制器裝置的自動重起動功能可以按「標(biāo)準(zhǔn)型」與「增強(qiáng)型」兩類選配。標(biāo)準(zhǔn)型即按上述情況執(zhí)行;增強(qiáng)型除了標(biāo)準(zhǔn)型的功能外，還完善了第四種情況 :

-若兩次發(fā)生電壓突降情況之間的間隔在1秒之內(nèi)，并且每次發(fā)生的時間不超過200毫秒，電動機(jī)控制器裝置將執(zhí)行電機(jī)順序起動。即電機(jī)自動重起動將在分組順序起動延時時間(可調(diào))過后開始。

自動重起動功能可以有效地保護(hù)瞬時電壓跌落對電機(jī)運行的干擾。

輕載保護(hù)

根據(jù)最大線電流和額定電流的比值判斷是否啟動輕載保護(hù)，同時應(yīng)設(shè)定其它參數(shù)，如報警值、脫扣值、脫扣延時時間等。保護(hù)動作為延時脫扣或只報警不脫扣。

空載保護(hù)

根據(jù)最大線電流和額定電流的比值判斷是否啟動空載保護(hù)，同時應(yīng)設(shè)定其它參數(shù)，如報警值、脫扣值、脫扣延時時間等。保護(hù)動作為延時脫扣或只報警不脫扣。

接地故障(漏電)保護(hù)

外加零序電流互感器，當(dāng)漏電電流值超過設(shè)定的脫扣值時，則延時脫扣或瞬時脫扣。

電機(jī)熱保護(hù)(PTC)

通過對預(yù)埋于電機(jī)繞組中的PTC熱敏電阻阻值的檢測來實現(xiàn)保護(hù)，可超限值延時脫扣或瞬時脫扣。

起動次數(shù)限制保護(hù)

電動機(jī)起動次數(shù)限制是通過限制電動機(jī)在一定的時間間隔內(nèi)的起動次數(shù)來保護(hù)電動機(jī)， 防止電動機(jī)頻繁起動。當(dāng)起動次數(shù)到達(dá)預(yù)設(shè)值時，新的起動將被禁止。

1) 模塊式設(shè)計，分為主體模塊、測量模塊、開關(guān)量模塊、模擬量模塊、溫度模塊、通訊模塊、液晶模塊等7個模塊。

2) DI/DO全部支持自由編程。DI支持無源節(jié)點(弱電)或有源節(jié)點(強(qiáng)電)輸入，有源節(jié)點可選交流或直流供電。

3) 通訊標(biāo)配2路RS-485 Modbus-RTU，1 路ProfiBus-DP可選

4) 過載、堵轉(zhuǎn)、阻塞、欠載、斷相、不平衡、PTC保護(hù)、外部故障等全面的電動機(jī)綜合保護(hù)功能。

5) 標(biāo)配保護(hù)模塊，直接起動、星三角起動、自耦降壓起動、雙向起動、單繞組雙速起動、雙繞組雙速起動等多種起動方式，起動方式可現(xiàn)場設(shè)定。

6) 故障記錄、運行管理信息，方便查詢故障原因、電機(jī)維護(hù)管理。

7) 自起動功能，可通過附加抗晃電模塊實現(xiàn)抗晃電、失壓重起功能。

8) 可通過添加模擬量模塊實現(xiàn)2路4~20mA輸入測量和2路4~20mA變送輸出。4~20mA變送輸出對應(yīng)參數(shù)可自由設(shè)定。

9) 可通過添加溫度模塊實現(xiàn)3路溫度測量保護(hù)，可外接傳感器類型有:PT100、PT1000、Cu50、PTC、NTC。

測量功能:電流參數(shù)、電壓、功率、相序、剩余電流(接地/漏電流)。

保護(hù)功能:過載、堵轉(zhuǎn)、阻塞、欠載、斷相、不平衡、剩余電流(接地/漏電)、溫度、外部故障、相序、過壓、欠壓、欠功率、tE時間等全面的電動機(jī)綜合保護(hù)功能。

DI輸入、DO輸出，滿足直接起動，星-三角起動，自耦變壓器起動，軟起動等多種起動方式，通過通訊總線可實現(xiàn)遠(yuǎn)程主站對電動機(jī)進(jìn)行實時遙控"起/停"操作。

抗晃電確保電動機(jī)運行不間斷，重起動功能在短時欠壓、失壓時用于電動機(jī)分批重起。

具有標(biāo)準(zhǔn)的RS-485通訊接口，采用Modbus- RTU通訊協(xié)議，保證了上位機(jī)通訊的快速可靠。

具有DC4-20mA模擬量輸出接口，直接與DCS系統(tǒng)相接，可實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的監(jiān)控。

具有系統(tǒng)時鐘和8次故障記錄功能，系統(tǒng)時鐘記錄當(dāng)前時間(年、月、日、時、分、秒);故障記錄功能記錄電動機(jī)發(fā)生故障的時間，總的運行時間，故障原因，發(fā)生故障時電動機(jī)的各種參數(shù)值(如三相電流、三相電壓、剩余電流、功率因數(shù)、熱容比、電機(jī)狀態(tài)等)。

可以替代各種電量表、信號燈、熱繼電器、電量變送器等常規(guī)元件，減少了柜內(nèi)電纜連接及現(xiàn)場施工量，可靠性和綜合性價比遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)方案。